(57)【要約】本発明は熱交換効率を向上させると共に、水圧の高い環境でも変形および破損を防止できるチューブ型熱交換器を提供することにその目的がある。これを実現するための本発明は、熱媒体が流入および排出される外部ジャケット、前記外部ジャケットとの間に熱媒体の流路が形成されるように前記外部ジャケットの内側に結合され、バーナーの燃焼が行われる燃焼室、前記燃焼室で発生した燃焼ガスが内部に沿って流動し、前記熱媒体と熱交換されるようにする平たい形状に形成された複数のチューブ、および前記チューブの内側に結合されて前記燃焼ガスの流動に乱流の発生を誘導するタービュレータを含んで構成される。【選択図】図９
2019510952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流入および排出される外部ジャケット（１１０）、
前記外部ジャケット（１１０）との間に熱媒体の流路が形成されるように前記外部ジャケット（１１０）の内側に結合され、バーナーの燃焼が行われる燃焼室（１２０）、
前記燃焼室（１２０）で発生した燃焼ガスが内部に沿って流動し、前記熱媒体と熱交換されるようにする平たい形状に形成された複数のチューブ（１４０）、および、
前記チューブ（１４０）の内側に結合されて前記燃焼ガスの流動に乱流の発生を誘導するタービュレータ（１５０）、を含む、
チューブ型熱交換器。
【請求項２】
前記複数のチューブ（１４０）は前記燃焼室（１２０）で発生した燃焼ガスが下方向に流動するように垂直方向に設置され、円周方向に離隔して放射状に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項３】
前記放射状に配置された複数のチューブ（１４０）の間の中央部には、複数のチューブ（１４０）がさらに配置されたことを特徴とする、請求項２に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項４】
前記外部ジャケット（１１０）の内部には、熱媒体の流動方向が半経方向の内側と外側に交互に転換するように、熱媒体の流動を案内するための多段の隔膜（１６０、１７０、１８０）が上下に離隔して備えられたことを特徴とする、請求項１に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項５】
前記複数のチューブ（１４０）は前記多段の隔膜（１６０、１７０、１８０）に挿入されて支持されることを特徴とする、請求項４に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項６】
前記多段の隔膜（１６０、１７０、１８０）は、プレート状の上部隔膜（１６０）と中間部隔膜（１７０）および下部隔膜（１８０）からなり、前記上部隔膜（１６０）と下部隔膜（１８０）は中央部に熱媒体の流動のための開口部が形成され、縁部は前記外部ジャケット（１１０）の内側面に接するように備えられ、前記中間部隔膜（１７０）は中央部が塞がった形状に形成され、縁部は前記外部ジャケット（１１０）の内側面と離隔してその間に熱媒体が流動するように備えられたことを特徴とする、請求項４に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項７】
前記燃焼室（１２０）の下端には前記複数のチューブ（１４０）の上端部が挿入される上部チューブシート（１３０）が結合され、前記外部ジャケット（１１０）の下端には前記複数のチューブ（１４０）の下端部が挿入される下部チューブシート（１９０）が結合されたことを特徴とする、請求項４に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項８】
前記タービュレータ（１５０）は、前記チューブ（１４０）の内部空間を両側に分割し、前記チューブ（１４０）の長さ方向に配置された平面部（１５１）と、前記平面部（１５１）の両側面に長さ方向に沿って離隔して交互に傾斜するように突出形成された複数の第１ガイド片（１５２）と第２ガイド片（１５３）を含んで構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項９】
前記タービュレータ（１５０）は、燃焼ガスの流入側に備えられる上部タービュレータ（１５０ａ）と、燃焼ガスの排出側に備えられる下部タービュレータ（１５０ｂ）からなり、前記下部タービュレータ（１５０ｂ）に形成された複数の第１ガイド片（１５２）と第２ガイド片（１５３）が上下に離隔した間隔（Ｌ２）は、上部タービュレータ（１５０ａ）に形成された複数の第１ガイド片（１５２）と第２ガイド片（１５３）が上下に離隔した間隔（Ｌ１）と比べてより稠密な間隔で配置されたことを特徴とする、請求項８に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１０】
前記第１ガイド片（１５２）は前記平面部（１５１）の一側面に一側に傾斜するように配置され、前記第２ガイド片（１５３）は前記平面部（１５１）の他側面に他側に傾斜するように配置され、前記第１ガイド片（１５２）と第２ガイド片（１５３）に流入した熱媒体は、それぞれ前記平面部（１５１）の反対側面に隣接するように配置された第２ガイド片（１５３）と第１ガイド片（１５２）に順に引き渡されて前記平面部（１５１）の両側の空間を交互に流動することを特徴とする、請求項８に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１１】
前記第１ガイド片（１５２）の熱媒体流入端は第１連結片（１５２ａ）により前記平面部（１５１）の一側端に連結されると共に、前記平面部（１５１）の一側端と第１連結片（１５２ａ）および第１ガイド片（１５２）の間に、平面部（１５１）の両側の空間に流体の疎通がなされる第１疎通口（１５２ｂ）が設けられ、前記第２ガイド片（１５３）の熱媒体流入端は第２連結片（１５３ａ）により前記平面部（１５１）の他側端に連結されると共に前記平面部（１５１）の他側端と第２連結片（１５３ａ）および第２ガイド片（１５３）の間に、平面部（１５１）の両側の空間に流体の疎通がなされる第２疎通口（１５３ｂ）が設けられたことを特徴とする、請求項１０に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１２】
前記第１ガイド片（１５２）と第２ガイド片（１５３）は、前記平面部（１５１）の一部が切開されてそれぞれ前記平面部（１５１）の両側に折り曲げられ、前記第１ガイド片（１５２）と第２ガイド片（１５３）の切開された部分を通じて前記平面部（１５１）の両側の空間に流体の疎通がなされることを特徴とする、請求項８に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１３】
前記タービュレータ（１５０）は、燃焼ガスの流入側に備えられる上部タービュレータ（１５０ａ）と、燃焼ガスの排出側に備えられる下部タービュレータ（１５０ｂ）からなり、前記下部タービュレータ（１５０ｂ）と前記チューブ（１４０）の内側面の間の流路面積は、前記上部タービュレータ（１５０ａ）と前記チューブ（１４０）の内側面の間の流路面積より小さく形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１４】
前記下部タービュレータ（１５０ｂ）は、前記上部タービュレータ（１５０ａ）に比べて前記チューブ（１４０）の内側で占める面積がより大きく形成されたことを特徴とする、請求項１３に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１５】
前記燃焼ガスの排出側に位置するチューブ（１４０）の内側面には複数の突出部（１４１）が形成されたことを特徴とする、請求項１３に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１６】
前記チューブ（１４０）の内側には水圧を支持するための支持部（１４２）がさらに備えられたことを特徴とする、請求項１に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１７】
前記支持部（１４２）は前記チューブ（１４０）の内側面に両端が固定される支持台で構成されたことを特徴とする、請求項１６に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１８】
前記支持部（１４２）は、前記チューブ（１４０）の対応する両側面からチューブ（１４０）の内側に向かって突出形成されたエンボスで形成されたことを特徴とする、請求項１６に記載のチューブ型熱交換器。
【請求項１９】
前記外部ジャケット（１１０）は円筒状に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のチューブ型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチューブ型熱交換器に関するものであって、さらに詳細には熱交換効率を向上させると共に、水圧の高い環境でも変形および破損を防止できるチューブ型熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に暖房装置は、燃料の燃焼による燃焼ガスと熱媒体間に熱交換が行われる熱交換器を具備することによって、加熱された熱媒体を利用して暖房を遂行したり温水を供給することになる。
【０００３】
熱交換器のうちチューブ型熱交換器は、バーナーの燃焼によって発生した燃焼ガスが内部を流動する複数のチューブを具備し、チューブの外側には熱媒体を流動させて燃焼ガスと熱媒体間に熱交換が行われる構造で形成されている。
【０００４】
このようなチューブ型熱交換器と関連した先行技術として、図１と図２はヨーロッパ公開特許公報ＥＰ２５０８８３４に開示された熱交換器、図３と図４はヨーロッパ公開特許公報ＥＰ２４３７０２２に開示された熱交換器を示したものである。
【０００５】
図１と図２に図示された熱交換器の場合、外部ジャケットの形態が上蓋１０を基準として下方向に円錐状を有し、外部ジャケットの内部に燃焼室４、上板２、上板の下部に多数の連管、その下に下板３で構成される。
上板２と下板３の間には３種類の隔膜５、６、７が設置されており、上部隔膜５は円錐状（角度９０゜＜β＜１８０゜）になっており中央部に開口部を有する。中間隔膜６は外筒の直径より小さいか類似の平板であり、下部隔膜７は外筒と類似する直径を有し、中央に開口部を有する構造になっている。前記の隔膜には規則的に分配孔が設けられており、これは単一円または同心円の数で配列された構造である。
【０００６】
上蓋１０に締結されるバーナーの燃焼を通じて発生する燃焼ガスが燃焼室４で１次熱交換され、燃焼ガスの顕熱および潜熱は多数の連管を通じて熱交換器の内部の流体に伝達される。熱交換器の内部の流体は、流体入口１１を通じて流入して下部隔膜７の中央開口部を経て中間隔膜６の直径の外部に流れ、上部隔膜５の中央開口部に流れて流体出口１２に排出される。
【０００７】
図３と図４に図示された熱交換器の場合、前記図１と図２に図示された構造と類似するものの、上板２と下板３が円錐状に形成された構造である。
【０００８】
前記図１〜図４に図示された従来熱交換器に適用された平たい形態およびエンボスが適用された連管の場合、低圧用ボイラーには適用が可能であるが、温水器および商業用製品、大容量ボイラーのように使用環境の圧力が高い機器には連管の変形および破損の発生可能性が高いため、適用が不可能な短所がある。これを解決するためには適用素材の厚さを大きくしなければならず、これによって材料費が大きく上昇する。
【０００９】
また、単位質量当たりの体積が大きな高温の燃焼ガスが流れる通路である連管の上部と、熱交換後に低温になった燃焼ガスが流れる連管の下部の連管の構造とが同じである。このため、熱交換効率を高めるためにエンボスの適用数量を増やす場合、連管の上部に流動抵抗が大きく発生するようになり、これを解決するためにエンボスの適用数量を減らす場合、コンデンシンググ効果が発生する潜熱部の熱交換効率が大きく低下する短所がある。
【００１０】
潜熱部にエンボス数量を増やす方案は、エンボスの形状およびサイズのため一定の数量以上には製作が不可能であり、たとえ適用するとしても製作工程が複雑となるため製作費用が上昇する。
【００１１】
内部の隔膜の場合、円錘状の外筒により３種類の形態が相異なるため部品数が増加する短所があり、特に上部隔膜の場合、円錐状に形成されているため加工費用が上昇し、熱交換器の組立工程が難解な問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、熱交換効率を向上させると共に、水圧の高い環境でも変形および破損を防止できるチューブ型熱交換器を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述したような目的を実現するための本発明のチューブ型熱交換器１００は、熱媒体が流入および排出される外部ジャケット１１０、前記外部ジャケット１１０との間に熱媒体の流路が形成されるように前記外部ジャケット１１０の内側に結合され、バーナーの燃焼が行われる燃焼室１２０、前記燃焼室１２０で発生した燃焼ガスが内部に沿って流動し、前記熱媒体と熱交換されるようにする平たい形状に形成された複数のチューブ１４０、および前記チューブ１４０の内側に結合されて前記燃焼ガスの流動に乱流の発生を誘導するタービュレータ１５０を含んで構成される。
【００１４】
前記複数のチューブ１４０は、前記燃焼室１２０で発生した燃焼ガスが下方向に流動するように垂直方向に設置され、円周方向に離隔して放射状に配置され得る。
【００１５】
前記放射状に配置された複数のチューブ１４０の間の中央部には複数のチューブ１４０がさらに配置され得る。
【００１６】
前記外部ジャケット１１０の内部には、熱媒体の流動方向が半経方向の内側と外側に交互に転換するように、熱媒体の流動を案内するための多段の隔膜１６０、１７０、１８０が上下に離隔して備えられ得る。
【００１７】
前記複数のチューブ１４０は前記多段の隔膜１６０、１７０、１８０に挿入されて支持され得る。
【００１８】
前記多段の隔膜１６０、１７０、１８０は、プレート状の上部隔膜１６０と中間部隔膜１７０および下部隔膜１８０からなり、前記上部隔膜１６０と下部隔膜１８０は中央部に熱媒体の流動のための開口部が形成され、縁部は前記外部ジャケット１１０の内側面に接するように備えられ、前記中間部隔膜１７０は中央部が塞がった形状に形成され、縁部は前記外部ジャケット１１０の内側面と離隔してその間に熱媒体が流動するように備えられ得る。
【００１９】
前記燃焼室１２０の下端には前記複数のチューブ１４０の上端部が挿入される上部チューブシート１３０が結合され、前記外部ジャケット１１０の下端には前記複数のチューブ１４０の下端部が挿入される下部チューブシート１９０が結合され得る。
【００２０】
前記タービュレータ１５０は、前記チューブ１４０の内部空間を両側に分割し、前記チューブ１４０の長さ方向に配置された平面部１５１と、前記平面部１５１の両側面に長さ方向に沿って離隔して交互に傾斜するように突出形成された複数の第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３を含んで構成され得る。
【００２１】
前記タービュレータ１５０は、燃焼ガスの流入側に備えられる上部タービュレータ１５０ａと、燃焼ガスの排出側に備えられる下部タービュレータ１５０ｂからなり、前記下部タービュレータ１５０ｂに形成された複数の第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３が上下に離隔した間隔Ｌ２は、上部タービュレータ１５０ａに形成された複数の第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３が上下に離隔した間隔Ｌ１と比べてより稠密な間隔で配置され得る。
【００２２】
前記第１ガイド片１５２は前記平面部１５１の一側面に一側に傾斜するように配置され、前記第２ガイド片１５３は前記平面部１５１の他側面に他側に傾斜するように配置され、前記第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３に流入した熱媒体は、それぞれ前記平面部１５１の反対側面に隣接するように配置された第２ガイド片１５３と第１ガイド片１５２に順に引き渡されて前記平面部１５１の両側の空間を交互に流動するように構成され得る。
【００２３】
前記第１ガイド片１５２の熱媒体流入端は第１連結片１５２ａにより前記平面部１５１の一側端に連結されると共に、前記平面部１５１の一側端と第１連結片１５２ａおよび第１ガイド片１５２の間に、平面部１５１の両側の空間に流体の疎通がなされる第１疎通口１５２ｂが設けられ、前記第２ガイド片１５３の熱媒体流入端は第２連結片１５３ａにより前記平面部１５１の他側端に連結されると共に前記平面部１５１の他側端と第２連結片１５３ａおよび第２ガイド片１５３の間に、平面部１５１の両側の空間に流体の疎通がなされる第２疎通口１５３ｂが設けられ得る。
【００２４】
前記第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３は、前記平面部１５１の一部が切開されてそれぞれ前記平面部１５１の両側に折り曲げられ、前記第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３の切開された部分を通じて前記平面部１５１の両側の空間に流体の疎通がなされるように構成され得る。
【００２５】
前記タービュレータ１５０は、燃焼ガスの流入側に備えられる上部タービュレータ１５０ａと、燃焼ガスの排出側に備えられる下部タービュレータ１５０ｂからなり、前記下部タービュレータ１５０ｂと前記チューブ１４０の内側面の間の流路面積は、前記上部タービュレータ１５０ａと前記チューブ１４０の内側面の間の流路面積より小さく形成され得る。
【００２６】
前記下部タービュレータ１５０ｂは、前記上部タービュレータ１５０ａに比べて前記チューブ１４０の内側で占める面積がより大きく形成され得る。
【００２７】
前記燃焼ガスの排出側に位置するチューブ１４０の内側面には複数の突出部１４１が形成され得る。
【００２８】
前記チューブ１４０の内側には水圧を支持するための支持部１４２がさらに備えられ得る。
【００２９】
前記支持部１４２は、前記チューブ１４０の内側面に両端が固定される支持台で構成され得る。
【００３０】
前記支持部１４２は、前記チューブ１４０の対応する両側面からチューブ１４０の内側に向かって突出形成されたエンボスで構成され得る。
【００３１】
前記外部ジャケット１１０は円筒状に構成され得る。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るチューブ型熱交換器によると、チューブの内側にタービュレータと支持部を具備することによって熱交換効率を向上させると共に、水圧の高い環境でもチューブの変形および破損を防止することができ、ボイラーや温水器の他にも多様な用途の燃焼機器に適用可能である。
【００３３】
また、顕熱熱交換部に備えられるタービュレータとチューブ間の燃焼ガス流路の面積に比べて潜熱熱交換部に備えられるタービュレータとチューブ間の燃焼ガス流路の面積を小さく構成することによって、燃焼ガスが流入する顕熱熱交換部では燃焼ガスの流動抵抗を減らし、潜熱熱交換部では潜熱の回収効率を高めることによって熱交換効率を向上させることができる。
【００３４】
また、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部を一体型構造に形成することによって熱交換器の構造を単純化することができ、部品間の溶接部位を減らすことができ、チューブを平たい形態に構成することによって小型化された高効率の熱交換器を実現することができる。
【００３５】
また、熱媒体の流路上に多段構造の隔膜を配置して熱媒体の流動方向を転換させることによって、熱媒体の流動経路が長くなって熱交換効率が向上すると共に熱媒体の流速を増加させて熱媒体の停滞時にもたらされ得る局部的な過熱およびこれによって熱媒体内に含まれた異物が固形化および沈積されることによって誘発される沸騰、騒音の発生および熱効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来チューブ型熱交換器の一実施例を示した断面斜視図。
【図２】図１の断面図。
【図３】従来チューブ型熱交換器の他の実施例を示した断面斜視図。
【図４】図３の断面図。
【図５】本発明に係るチューブ型熱交換器の外観斜視図。
【図６】本発明に係るチューブ型熱交換器の分解斜視図。
【図７】本発明に係るチューブ型熱交換器の分解斜視図。
【図８】図５の平面図。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った断面斜視図。
【図１０】図８のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図１１】タービュレータの（ａ）正面図と（ｂ）燃焼ガスの流れを示した斜視図。
【図１２】燃焼ガスの排出口側のチューブの形状を示した断面図。
【図１３】チューブの支持構造の多様な実施例を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例に対する構成および作用を詳細に説明する。
【００３８】
図５〜図１０を参照する。本発明に係るチューブ型熱交換器１００は、熱媒体が流入および排出される外部ジャケット１１０、前記外部ジャケット１１０との間に熱媒体の流路が形成されるように前記外部ジャケット１１０の内側に結合され、バーナーの燃焼が行われる燃焼室１２０、前記燃焼室１２０で発生した燃焼ガスが内部に沿って流動し、前記熱媒体と熱交換されるようにする平たい形状に形成された複数のチューブ１４０、および前記チューブ１４０の内側に結合されて前記燃焼ガスの流動に乱流の発生を誘導するタービュレータ１５０を含んで構成される。
【００３９】
そして、前記燃焼室１２０の下端には前記複数のチューブ１４０の上端部が挿入される上部チューブシート１３０が結合され、前記チューブ１４０の外側面には熱媒体の流動方向が半経方向の内側と外側に交互に転換するように、熱媒体の流動を案内するための多段の隔膜１６０、１７０、１８０が上下に離隔して備えられる。前記外部ジャケット１１０の下端には前記複数のチューブ１４０の下端部が挿入される下部チューブシート１９０が結合される。
【００４０】
前記複数のチューブ１４０は前記燃焼室１２０で発生した燃焼ガスが下方向に流動するように垂直方向に設置され、円周方向に離隔して放射状に配置され、前記放射状に配置された複数のチューブ１４０の間の中央部には複数のチューブ１４０がさらに配置され得る。
【００４１】
前記外部ジャケット１１０は上部と下部が開放された円筒状に形成され、下部の一側には熱媒体流入口１１１が連結され、上部の一側には熱媒体排出口１１２が連結される。外部ジャケット１１０が円筒状に形成されることにより、耐圧性能を高めることができる。
【００４２】
前記燃焼室１２０は、上部と下部が開放された円筒状の燃焼室本体１２１と、前記燃焼室本体１２１の上端に形成されて外部ジャケット１１０の上端に載置されるフランジ部１２２で構成される。前記燃焼室本体１２１は外部ジャケット１１０の内側面から内側に離隔するように配置され、燃焼室本体１２１と外部ジャケット１１０の間には熱媒体が流動するウォーターペール構造の空間Ｓ４が設けられる。
【００４３】
図７を参照する。前記上部チューブシート１３０は燃焼室１２０の下部を密閉し、チューブ１４０の上端部が挿入されて結合される複数のチューブ挿入口１３１、１３２が形成されている。
【００４４】
前記多段の隔膜１６０、１７０、１８０は、チューブ１４０の外側面に上下に離隔して結合されることによって、熱媒体の流路を転換させると共にチューブ１４０を支持する。
【００４５】
前記多段の隔膜１６０、１７０、１８０は、プレート状の上部隔膜１６０と中間部隔膜１７０および下部隔膜１８０で構成され得る。
【００４６】
前記上部隔膜１６０にはチューブ挿入口１６１が放射状に形成され、上部隔膜１６０の中央部にはチューブ１４０が貫通すると共に熱媒体の流動のための開口部１６２が形成され、上部隔膜１６０の縁部は前記外部ジャケット１１０の内側面に接するように備えられる。
【００４７】
前記中間部隔膜１７０には複数のチューブ挿入口１７１、１７２が形成され、前記チューブ挿入口１７１、１７２が形成されていない領域は塞がった形状に形成され、中間部隔膜１７０の縁部は前記外部ジャケット１１０の内側面と離隔してその間の空間Ｇに熱媒体の流動通路が設けられる。
【００４８】
前記下部隔膜１８０は前記上部隔膜１６０と同じ構造で形成されて、チューブ挿入口１８１が放射状に形成され、下部隔膜１８０の中央部にはチューブ１４０が貫通すると共に熱媒体の流動のための開口部１８２が形成され、下部隔膜１８０の縁部は前記外部ジャケット１１０の内側面に接するように備えられる。
【００４９】
前記下部チューブシート１９０は外部ジャケット１１０の下部を密閉し、チューブ１４０の下端部が挿入される複数のチューブ挿入口１９１、１９２が形成されている。
【００５０】
図９と図１０を参照する。本発明のチューブ型熱交換器１００は、燃焼室１２０で発生する燃焼顕熱と熱媒体間に熱交換が行われる顕熱熱交換部１００ａと、前記顕熱熱交換部１００ａを通過した燃焼ガスの潜熱と熱媒体間に熱交換が行われる潜熱熱交換部１００ｂが一体型に構成されている。
【００５１】
前記燃焼室１２０で発生した燃焼ガスはチューブ１４０の内部空間に沿って下方向に流動する。
【００５２】
図１０で矢印で示した通り、熱媒体流入口１１１を通じて外部ジャケット１１０の内部の第１空間Ｓ１に流入した熱媒体は、複数のチューブ１４０の間を経由した後、下部隔膜１８０に形成された開口部１８２を通過してその上側に設けられた第２空間Ｓ２の中央部に流動する。
第２空間Ｓ２から外側方向に流動した熱媒体は、中間部隔膜１７０と外部ジャケット１１０の間の離隔した空間Ｇを通過してその上側に設けられた第３空間Ｓ３に流動する。第３空間Ｓ３から内側方向に流動した熱媒体は、上部隔膜１６０の中央に形成された開口部１６２を通過して燃焼室本体１２１と外部ジャケット１１０の間に設けられた第４空間Ｓ４を経由した後、熱媒体排出口１１２を通じて排出される。
【００５３】
このように熱媒体の流動方向が半経方向の内側と外側に交互に転換されることによって、熱媒体の流動経路が長くなって熱交換効率が向上し、熱媒体の流速を増加させて熱媒体の停滞時にもたらされ得る局部的な過熱による沸騰現象を防止することができる。
【００５４】
以下、図１１を参照して前記タービュレータ１５０の構成および作用を説明する。
【００５５】
前記タービュレータ１５０は、チューブ１４０の内部空間を両側に分割し、前記チューブ１４０の長さ方向に配置された平面部１５１と、前記平面部１５１の両側面に長さ方向に沿って離隔して交互に傾斜するように突出形成された第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３を含んで構成され得る。
【００５６】
前記第１ガイド片１５２は前記平面部１５１の一側面に一側に傾斜するように配置され、前記第２ガイド片１５３は前記平面部１５１の他側面に他側に傾斜するように配置される。
したがって、前記第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３に流入した熱媒体は、それぞれ前記平面部１５１の反対側面に隣接するように配置された第２ガイド片１５３と第１ガイド片１５２に順に引き渡されて前記平面部１５１の両側の空間を交互に流動するようになる。
【００５７】
前記第１ガイド片１５２の熱媒体流入端は第１連結片１５２ａにより前記平面部１５１の一側端に連結されると共に、前記平面部１５１の一側端と第１連結片１５２ａおよび第１ガイド片１５２の間に、平面部１５１の両側の空間に流体の疎通がなされる第１疎通口１５２ｂが設けられる。
【００５８】
前記第２ガイド片１５３の熱媒体流入端は第２連結片１５３ａにより前記平面部１５１の他側端に連結されると共に前記平面部１５１の他側端と第２連結片１５３ａおよび第２ガイド片１５３の間に、平面部１５１の両側の空間に流体の疎通がなされる第２疎通口１５３ｂが設けられる。
【００５９】
前記第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３は、前記平面部１５１の一部が切開されてそれぞれ前記平面部１５１の両側に折り曲げられ、前記平面部１５１の切開された部分を通じて前記平面部１５１の両側の空間に流体の疎通がなされるように構成され得る。
【００６０】
また、前記平面部１５１にはチューブ１４０の内側面に相接するように溶接部１５４、１５５が両側に突出形成されて、前記溶接部１５４、１５５とチューブ１４０の内側面間に溶接結合されるもので構成され得る。したがって、タービュレータ１５０とチューブ１４０間の溶接部位の面積と箇所を減らすことができる。
【００６１】
このようなタービュレータ１５０の構成によると、図１１の（ｂ）に矢印で図示されたように、燃焼ガスは第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３によりチューブ１４０の内部空間で一側と他側に流動方向が変化し続けられて乱流の流れが促進されるため、燃焼ガスと熱媒体間の熱交換効率を向上させることができる。
【００６２】
一方、燃焼ガスが顕熱熱交換部１００ａと潜熱熱交換部１００ｂを順に通過する過程で燃焼ガスは熱媒体との熱交換によって温度が次第に低くなる。したがって、燃焼ガスが流入する顕熱熱交換部１００ａでは燃焼ガスの温度が高いため体積が膨張し、燃焼ガスが排出される潜熱熱交換部１００ｂでは燃焼ガスの温度が低くなるため体積が減る。
【００６３】
したがって、熱交換効率を向上させるためには、前記顕熱熱交換部１００ａを通過する燃焼ガスの流路面積を大きく構成して燃焼ガスの流動抵抗を減らし、潜熱熱交換部１００ｂでは燃焼ガスの流路面積を相対的に小さく構成することが好ましい。
【００６４】
このための構成として、前記タービュレータ１５０は、燃焼ガスの流入側に備えられる上部タービュレータ１５０ａと、燃焼ガスの排出側に備えられる下部タービュレータ１５０ｂが一体型構造からなる。下部タービュレータ１５０ｂとチューブ１４０の内側面の間の流路面積は、上部タービュレータ１５０ａとチューブ１４０の内側面の間の流路面積より小さく形成されるように、下部タービュレータ１５０ｂは上部タービュレータ１５０ａに比べて前記チューブ１４０の内側で占める面積がより大きく形成され得る。
【００６５】
一実施例として、図１１に図示された通り、下部タービュレータ１５０ｂに形成された複数の第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３が上下に離隔した間隔Ｌ２は、上部タービュレータ１５０ａに形成された複数の第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３が上下に離隔した間隔Ｌ１と比べてより稠密な間隔で配置されるように構成することができる。
【００６６】
この場合、前記タービュレータ１５０に形成された複数の第１ガイド片１５２と第２ガイド片１５３の上下に離隔した間隔は、燃焼ガスの流入側から燃焼ガスの排出側に行くほど離隔する間隔が次第に狭くなるように形成され得る。
【００６７】
他の実施例として、図１２に図示された通り、前記燃焼ガスの排出側に位置するチューブ１４０の内側面には複数の突出部１４１が形成されるように構成して燃焼ガスの排出側の流路面積を減らすことができる。
【００６８】
図１３を参照する。チューブ１４０の内側には、熱媒体の水圧を支持するための支持部（１４２；１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ）がさらに備えられ得る。
【００６９】
前記支持部１４２は図１３の（ａ）に図示された通り、両端がチューブ１４０の内側面に固定される「一」の字状の支持台１４２ａ、図１３の（ｂ）と（ｃ）に図示された通り、両端が折り曲げられてチューブ１４０の内側面に固定される支持台１４２ｂで構成することができる。
【００７０】
図１３の（ａ）と（ｂ）に図示された構造の場合、チューブ１４０の製作時、支持台１４２ａ、１４２ｂの一側端はチューブ１４０が形成される母材に溶接し、母材をチューブ１４０状に巻いて加工した後に母材の両側終端部と支持台１４２ａ、１４２ｂの他側端をそれぞれ溶接し、支持台１４２ａ、１４２ｂの両側にタービュレータ１５０をそれぞれ挿入して結合する。
【００７１】
図１３の（ｃ）に図示された構造の場合、チューブ１４０の製作時、支持台１４２ｂとタービュレータ１５０を先に結合し、支持台１４２ｂとタービュレータ１５０の結合体をチューブ１４０の内側に圧入して結合することができる。
【００７２】
他の実施例として、前記支持部１４２は図１３の（ｄ）に図示された通り、チューブ１４０の対応する両側面からチューブ１４０の内側に向かって突出形成されたエンボス１４２ｃで構成することができる。
このような構成によると、チューブ１４０の外部から高い水圧が作用する場合、前記対応する位置に形成されたエンボス１４５が相接するようにチューブ１４０の変形を防止することができる。
【００７３】
このように、チューブ１４０の内側に支持部１４２が結合されることによって、チューブ１４０の外側面に熱媒体の水圧が大きく作用する場合にもチューブ１４０の変形を防止することができる。したがって、前記支持部１４２と結合されたチューブ１４０は、ボイラーや温水器の他にも多様な用途の燃焼機器に適用が可能である。
【００７４】
以上で説明した通り、本発明は前述した実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求される本発明の技術的思想から逸脱することなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって自明な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００７５】
１００  熱交換器
１００ａ  顕熱熱交換部
１００ｂ  潜熱熱交換部
１１０  外部ジャケット
１１１  熱媒体流入口
１１２  熱媒体排出口
１２０  燃焼室
１２１  燃焼室本体
１２２  フランジ部
１３０  上部チューブシート
１３１、１３２  チューブ挿入口
１４０  チューブ
１４１  突出部
１４２  支持部
１５０  タービュレータ
１５０ａ  上部タービュレータ
１５０ｂ  下部タービュレータ
１５１  平面部
１５２  第１ガイド片
１５２ａ  第１連結片
１５２ｂ  第１疎通口
１５３  第２ガイド片
１５３ａ  第２連結片
１５３ｂ  第２疎通口
１５４、１５５  溶接部
１６０  上部隔膜
１６１  チューブ挿入口
１６２  開口部
１７０  中間部隔膜
１７１、１７２  チューブ挿入口
１８０  下部隔膜
１８１  チューブ挿入口
１８２  開口部
１９０  下部チューブシート
１９１、１９２  チューブ挿入口
【図１】
2019510952.tif 000003
【図２】
2019510952.tif 000004
【図３】
2019510952.tif 000005
【図４】
2019510952.tif 000006
【図５】
2019510952.tif 000007
【図６】
2019510952.tif 000008
【図７】
2019510952.tif 000009
【図８】
2019510952.tif 000010
【図９】
2019510952.tif 000011
【図１０】
2019510952.tif 000012
【図１１】
2019510952.tif 000013
【図１２】
2019510952.tif 000014
【図１３】
2019510952.tif 000015
【国際調査報告】
2019510952.tif 000016
2019510952.tif 000017
2019510952.tif 000018
2019510952.tif 000019